Brazil nut (Bertholletia excelsa) press cake as an innovative ingredient for functional spreads: a comprehensive study

Abstract

A torta da prensagem de castanha-do-brasil, coproduto do processamento, contém ácidos graxos essenciais, fibras dietéticas, proteínas de alta qualidade, e propriedades tecno-funcionais, apresentando potencial como ingrediente funcional e sustentável. Este estudo teve como objetivo incorporar a torta em formulações de creme, avaliando sua composição físico-química, atributos físicos, aceitação do consumidor e comportamento durante digestão gastrointestinal simulada. Também foram analisados hábitos de consumo para sugerir o perfil de consumidor. Foram desenvolvidas cinco formulações, variando as quantidades de torta de prensagem adicionada ? 0 até 10% em relação à massa total de castanha-do-brasil. Foram conduzidas análises para determinação da composição proximal, perfil de ácidos graxos, textura, atividade de água e separação de óleo, por teste acelerado em centrífuga. A análise sensorial foi realizada nas formulações com 0, 5 e 10% de torta de prensagem, avaliando a aceitação e a intenção de consumo e compra. As mesmas três formulações foram utilizadas para preparar refeições simuladas (~120 g de matéria seca) incluindo 1,5 fatia de pão branco torrado (uma refeição controle contendo apenas pão foi avaliada). A digestão simulada contou com a fase oral (30 segundos), fase gástrica (simulador gástrico humano, 37°C, 3h) e fase intestinal (banho-maria com agitação, 37°C, 100 rpm, 3h), coletando amostras a cada 30 minutos. O comportamento da liberação de amido, proteínas, compostos fenólicos totais e ácidos graxos foi avaliado, e a análise de variância realizada para determinar a influência da adição da torta na liberação dos nutrientes. O teor de proteína, fibras solúveis e insolúveis dos cremes aumentou significativamente (p<0,05) de 13,61; 3,94 e 16,06 (0%) para 15,63; 6,54 e 19,00 g/100g (10%), respectivamente. A análise instrumental da textura revelou que a firmeza, espalhabilidade e adesividade atingiram os maiores valores na concentração mais alta de torta de prensagem (10%): 383,87 g, 699,92 g.s. e 384,62 g.s., respectivamente. A adição de torta de prensagem reduziu a separação de óleo, sendo que na sexta semana de teste a 15.000 xg, a formulação sem adição de torta (0%) apresentou separação de óleo de 20%, enquanto as formulação com 5% e 10% registraram 14 e 12% respectivamente. A análise sensorial indicou que a formulação de 5% de torta de prensagem obteve os valores mais altos para aceitação geral (?gosto regularmente?), intenção de consumo (?provavelmente consumiria?) e intenção de compra (?talvez compre/talvez não compre?). Na digestão in vitro, as refeições à base de creme com 0 e 5% de torta levaram a uma liberação máxima (acumulada) de proteína de 76%, enquanto a formulação com creme contendo 10% de torta resultou na liberação de 58% de proteínas. Os ácidos graxos cumulativos liberados durante a digestão aumentaram ao longo do tempo durante a digestão gástrica e intestinal. A concentração total de polifenóis apresentou maiores valores de liberação no início da fase intestinal (~60 min). Esses resultados destacam os potenciais benefícios da incorporação de torta de prensagem em cremes, especialmente na proporção de 5%. Esta pesquisa valoriza um coproduto da biodiversidade brasileira, incorporando um ingrediente pouco explorado na alimentação humana e contribuindo para práticas sustentáveis na cadeia produtiva.

Abstract: Brazil nut press cake, a by-product of processing, contains essential fatty acids, dietary fibers, high-quality proteins, and techno-functional properties, showing potential as a high-value functional and sustainable ingredient. This study aimed to incorporate the press cake into cream formulations and evaluate their physicochemical composition, physical attributes, consumer acceptance, and behavior during simulated gastrointestinal digestion. Consumption habits were also analyzed to suggest a consumer profile. Five formulations were developed, varying the amount of press cake added?from 0 to 10% relative to the total mass of Brazil nuts. Analyses were performed to determine proximal composition, fatty acid profile, texture, water activity, and oil separation using an accelerated centrifugation test. Sensory evaluation was conducted for formulations containing 0, 5, and 10% press cake, assessing overall acceptance, consumption intent, and purchase intent. These three formulations were also used to prepare simulated meals (~120 g of dry matter), including 1.5 slices of toasted white bread (a control meal containing only bread was also evaluated). Simulated digestion included an oral phase (30 seconds), a gastric phase (human gastric simulator, 37°C, 3 h), and an intestinal phase (water bath with agitation, 37°C, 100 rpm, 3 h), with sample collection every 30 minutes. The release behavior of starch, proteins, total phenolic compounds, and fatty acids was evaluated, and analysis of variance was performed to determine the influence of press cake addition on nutrient release. Protein, soluble, and insoluble fiber contents in the creams increased significantly (p<0.05) from 13.61, 3.94, and 16.06 (0%) to 15.63, 6.54, and 19.00 g/100g (10%), respectively. Instrumental texture analysis showed that firmness, spreadability, and adhesiveness reached their highest values at 10% press cake: 383.87 g, 699.92 g·s, and 384.62 g·s, respectively. Press cake addition reduced oil separation: at week six under 15,000 ×g, the 0% formulation showed 20% oil separation, while 5% and 10% formulations showed 14% and 12%, respectively. Sensory evaluation indicated that the 5% press cake formulation achieved the highest scores for overall acceptance (?liked it regularly?), consumption intent (?would probably consume?), and purchase intent (?might or might not buy?). In vitro digestion showed that cream-based meals with 0 and 5% press cake led to a maximum cumulative protein release of 76%, while the 10% formulation resulted in 58% protein release. Cumulative fatty acid release increased over time during gastric and intestinal digestion. Total polyphenol concentration reached peak release levels at the beginning of the intestinal phase (~60 min). These findings highlight the potential benefits of incorporating press cake into creams, particularly at the 5% level. This research adds value to a by-product of Brazilian biodiversity by introducing a little-explored ingredient into human nutrition and contributing to sustainable practices in the production chain.